KR960013936B1 - Fan clutch - Google Patents

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KR960013936B1
KR960013936B1 KR1019890700774A KR890700774A KR960013936B1 KR 960013936 B1 KR960013936 B1 KR 960013936B1 KR 1019890700774 A KR1019890700774 A KR 1019890700774A KR 890700774 A KR890700774 A KR 890700774A KR 960013936 B1 KR960013936 B1 KR 960013936B1
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pressure plate
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plate portion
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KR1019890700774A
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KR890701917A (en
Inventor
죤 로우렌스 호올
데이빗 토마스 펜즐
데니스 로널드 샤마인
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얼라이드 시그날 인코오퍼레이티드
로이 에이치. 메이센길
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

팬 클러치Fan clutch

본 발명은 자동차의 엔진냉각용 팬(fan)의 클러치 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a clutch drive of an engine cooling fan of a motor vehicle.

최신의 중형(中型) 및 중형(重型) 트럭들은 비록 그들의 냉각효과가 차량의 정상운전중에 비교적 드물게 필요해진다고 할지라도 엔진에 의해 발생된 동력의 실질적인 부분을 낭비하는 엔진냉각용 팬들을 장치하고 있다. 따라서, 이러한 형식의 엔진들에게 냉각수 온도의 변화에 응답하여 엔진냉각용 팬의 접속 및 차단을 제어하는 클러치 구동장치를 구비시키는 것이 통례로 되어있다. 종래기술의 냉각용 팬 클러치들의 하나의 문제점은 그들의 여러 가지 구성요소가 클러치 구동장치의 접속 및 차단중에 발생되는 충격부하 때문에 대부분 비교적 빨리 마멸되기 쉽다는 것이다. 따라서 미합중국 특허 제 4,515,258호에는 차량엔진냉각용 팬의 클러치 구동기구가 개시되어 있으며 여기에서 팬을 구동시키는데 필요한 토오크는 엔진냉각용 팬이 장착되어 있는 회전팬플레이트와의 구동접속상태로 클러치 구동장치의 압력 플레이트를 휘어질 수 있게 가압하는 코일스프링들을 통하여 팬에 전달된다. 이 종래기술의 클러치 구동장치에 있어서의 토오크가 코일스프링을 통하여 전달되므로, 충격부하는 실질적으로 줄어들며, 그것에 의하여 팬 클러치의 여러 가지 구성요소의 수명을 증가시킨다.Modern medium and heavy trucks are equipped with engine cooling fans that waste a substantial part of the power generated by the engine, although their cooling effect is relatively rarely needed during normal operation of the vehicle. Therefore, it is customary for these types of engines to have a clutch drive that controls the connection and disconnection of the engine cooling fan in response to changes in coolant temperature. One problem with prior art cooling fan clutches is that their various components are most likely to wear out relatively quickly due to the impact load that occurs during connection and disconnection of the clutch drive. Accordingly, U.S. Patent No. 4,515,258 discloses a clutch drive mechanism of a vehicle engine cooling fan, wherein the torque required to drive the fan is driven in a state of being connected to a rotating fan plate equipped with an engine cooling fan. The pressure plate is delivered to the fan through coil springs that pressurize the plate. Since the torque in this prior art clutch drive is transmitted through the coil spring, the impact load is substantially reduced, thereby increasing the life of various components of the fan clutch.

본 발명은 상기 설명한 특허공보에 개시된 팬 클러치 구동장치에 대한 개량이다. 본 발명에 따른 팬 클러치 구동장치는 토오크를 전달하는 스프링들의 변형을 억제하고 그것에 의해 구동장치를 더욱 효율적으로 만드는 스프링 스태빌라이저를 포함하고 있다. 스프링 스태빌라이저는 또한 클러치 구동에 관련한 스프링들의 진동 및 움직임에 기인한 소음을 방지하고, 또한 토오크의 일부를 팬에 전달한다.The present invention is an improvement on the fan clutch drive device disclosed in the above-mentioned patent publication. The fan clutch drive according to the invention comprises a spring stabilizer which suppresses the deformation of the springs that transmit the torque and thereby makes the drive more efficient. The spring stabilizer also prevents noise due to vibrations and movement of the springs associated with the clutch drive, and also transmits part of the torque to the fan.

본 발명의 이들 및 기타 이점들은 본 발명의 연구에 따라서 만든 클러치 구동장치의 부분종단면도인 첨부도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 분명해질 것이다.These and other advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, which are partial longitudinal cross-sectional views of clutch drive devices made in accordance with the study of the present invention.

이제 도면에 대하여 설명하면, 일반적으로 부호 10으로 표시된 팬 구동장치는 로울러 베어링(16)들을 장착하고 있는 소직경부분(14)을 가진 계단식 주축(12)을 포함하고 있다. 일반적으로 부호 18로 표시된 종동부재는 베어링(16)들에 의하여 주축(12) 둘레에서 회전을 위해 장착되어 있는 허브(20;hub)를 포함하고 있다. 팬플레이트(22)는 허브(20)과 함께 회전을 위해 허브(20)에 스웨이징(swaging)되어 있다. 통상의 엔진냉각용 팬(도시되어 있지 않음)은 용접너트(24)내에서 나사결합되는 보울트들에 의하여 팬플레이트(22)상에 장착된다. 팬플레이트(22)는 아래에서 설명될 바와 같이 주축(12)에 대해 회전 및 미끄럼이동의 양쪽 모두를 위하여 장착되어 있는 압력 플레이트 부분(28)에 장착된 마찰재료(26)에 의해 맞물리도록 된 클러치 접속표면(25)에서 종결한다.Referring now to the drawings, a fan drive, generally indicated at 10, includes a stepped spindle 12 having a small diameter portion 14 mounting roller bearings 16 thereon. The driven member, generally indicated at 18, comprises a hub 20 which is mounted for rotation about the spindle 12 by means of bearings 16. The fan plate 22 is swaged to the hub 20 for rotation with the hub 20. A conventional engine cooling fan (not shown) is mounted on the fan plate 22 by bolts screwed into the weld nut 24. The fan plate 22 is adapted to be engaged by friction material 26 mounted on the pressure plate portion 28 which is mounted for both rotation and sliding relative to the spindle 12 as will be described below. Terminate on the connecting surface 25.

압력 플레이트 부분(28)은 일반적으로 부호 30으로 표시된 팬구동용 부재의 일부분이다. 압력 플레이트 부분(28)에 추가하여, 구동용 부재(30)는 로울러 베어링(36)들에 의해 주축(12)의 대직경부분(34)에 회전가능하게 장착된 풀리부분(32)을 포함하고 있다. 풀리부분(32)는 주축(12)에 대하여 축방향으로 고정되어 있고 차량엔진의 팬벨트에 의해 구동된다. 베어링(36)들은 브래킷(38)을 장착함으로써 그리고 주축(12)상에 나사결합된 너트(40)를 지지시킴으로써 유지된다. 브래킷(38)은 차량의 비회전부분에 고착되어 있고 주축(12)을 지지하고 있다. 압력 플레이트 부분(28)은 축방향으로 뻗어 있는 got(hat) 부분(42)을 포함하고 있다. 베어링(44)은 햇부분(42)안에 압입되어 있으므로, 베어링(44)은 햇부분(42)에 의해서 주축(12)으로부터 작은 방사상 간격을 두고 지지되어 있다.The pressure plate portion 28 is part of a fan drive member, generally indicated at 30. In addition to the pressure plate portion 28, the drive member 30 comprises a pulley portion 32 rotatably mounted to the large diameter portion 34 of the main shaft 12 by roller bearings 36. have. The pulley portion 32 is fixed axially with respect to the main shaft 12 and is driven by the fan belt of the vehicle engine. The bearings 36 are maintained by mounting the bracket 38 and by supporting the nut 40 screwed onto the spindle 12. The bracket 38 is fixed to the non-rotating portion of the vehicle and supports the main shaft 12. The pressure plate portion 28 includes a got portion 42 extending axially. Since the bearing 44 is press-fitted into the hat portion 42, the bearing 44 is supported by the hat portion 42 at a small radial distance from the main shaft 12.

압력 플레이트 부분(28)은 주축(12)의 중(中)직경부분(48)상에 미끄럼이동 가능하게 장착되어 있는 피스톤(46)에 의해서 접속표면(25)에서 벗어나 이동되어 있다. 피스톤(46)상의 어깨부분(50)은 베어링(44)의 내륜을 맞물고 있으므로, 피스톤(46), 베어링(44) 및 압력 플레이트 부분(28)은 주축(12)의 축선을 따라서 결합하여 이동된다. 베어링(44)이 압력 플레이트 부분(28)의 햇부분(42)안으로 압입되어 있으므로, 피스톤(46)은 압력 플레이트 부분(28)의 중량을 지탱하지는 않고, 다만 후자의 함께 축방향으로 이동할 뿐이다. 주축(12)둘래에서의 피스톤(46)의 회전은 피스톤(46)은 주축(12)의 중직경부분(48)과 소직경부분(14) 사이에 있는 어개부분과 베어링(16)들중의 하나의 내륜과의 사이에서 주축(12)상에 지지되어 있는 실린더 부재(54)의 안에 미끄럼이동가능하게 수납되어 있다. 통로(56)는 피스톤(46)을작동시키기 위해 적당한 압축공기원으로부터 주축(12)을 통하여 챔버(60)안으로 압축공기를 연통시킨다. 챔버(60)안으로의 압축공기의 연통은 챔버(60)안으로의 압축 공기의 연통을 시작하기도 하고 중단하기도 하기 위해 예를들면, 엔진냉각수 온도에 응답하는 통상적으로 제어되는 열적(熱的)응답밸브(도시되어 있지 않음)에 의해서 제어된다.The pressure plate portion 28 is moved away from the connecting surface 25 by a piston 46 slidably mounted on the middle diameter portion 48 of the main shaft 12. Since the shoulder portion 50 on the piston 46 engages the inner ring of the bearing 44, the piston 46, the bearing 44, and the pressure plate portion 28 engage and move along the axis of the main shaft 12. do. Since the bearing 44 is pressed into the hat portion 42 of the pressure plate portion 28, the piston 46 does not bear the weight of the pressure plate portion 28, but only moves axially together with the latter. The rotation of the piston 46 around the spindle 12 causes the piston 46 to be located between the seam and bearing 16 between the mid-diameter portion 48 and the small-diameter portion 14 of the spindle 12. It is housed so that it can slide in the cylinder member 54 supported on the main shaft 12 between one inner ring. Passage 56 communicates compressed air into chamber 60 through main shaft 12 from a suitable source of compressed air to actuate piston 46. The communication of compressed air into the chamber 60 is a conventionally controlled thermal response valve responsive to the engine coolant temperature, for example, to start or stop the communication of compressed air into the chamber 60. (Not shown).

일반적으로 부호 62로 표시된, 원주방향 간격을 두고 있고 나선형으로 감겨 있는 코일스프링들은 압력 플레이트 부분(28)에 의해 지지되는 원주방향으로 간격을 두고 있는 포켓(64;pocket)들안에 장착되어 있다. 스프링(62)들의 코일들은 풀리부분(32) 그리고 압력 플레이트 부분(28)으로부터 축방향으로 돌출해 있는 돌출보스(68,70)들을 축방향으로 수납하고 있는 공동(66)을 형성하고 있다. 각각의 포켓(64)의 스프링 스태빌라이저(72)는 보스(68)를 수납하고 있는 돌출부분(74)을 포함하고 있다. 원주방향으로 뻗어 있는 공동(78)을 그 사이에 형성하기 위해 돌출부분(74)과 협력하는데, 공동(78)은 스프링(62)의 몇 개의 코일들을 수납하고 있다.The circumferentially spaced and spirally wound coil springs, indicated generally at 62, are mounted in circumferentially spaced pockets 64 supported by the pressure plate portion 28. The coils of the springs 62 form a cavity 66 that axially houses the pulley portion 32 and the protruding bosses 68, 70 protruding axially from the pressure plate portion 28. The spring stabilizer 72 of each pocket 64 includes a protrusion 74 that houses the boss 68. It cooperates with the protrusion 74 to form a circumferentially extending cavity 78 therebetween, which contains several coils of the spring 62.

작동에 있어서, 스프링(62)은 팬플레이트(22)와의 구동접속상태로 압력 플레이트 부분(28)을 휘어질 수 있게 가압하므로, 차량엔진으로부터 풀리부분(32)으로 전달된 토오크는 압력 플레이트 부분(28)을 통하여 팬플레이트(22)로 전달된다. 풀리부분(32)과 압력 플레이트 부분(22) 사이에서 토오크를 전달하기 위한 구동연결은 코일스프링(62)을 통해서 이루어진다. 따라서 조립체는 이 코일스프링(62)들이 클러치의 접속 및 차단시에 회전부재들의 사이에서 달리 전달될 수 있는 충격부하들에 대한 적응을 본질적으로 제공하므로 종래기술 분양의 설계들에서 나타나는 것과 같은 원치않는 충격부하들을 받지 않게 된다. 그러나, 이 충격 흡수기능을 제공하는 스프링들의 탄성은 또한 스프링의 몇몇 코일들의 서로에 대한 변위를 초래한다. 따라서, 스프링의 몇몇 코일들은 스태빌라이저(72)의 공동(78)안에 수납되어 있다. 스프링 스태빌라이저내의 이 공동은 스프링의 다른 코일들에 대한 스프링의 여러 코일들의 변위를 저지하고, 그것에 의하여 스프링(62)들이 토오크를 전달함에 있어서 더 많은 효율적이 되게 한다. 포켓(64)의 벽과 스커트(76)의 맞물림은 또한 풀리부분(32)과 압력 플레이트 부분(28) 사이에서 얼마간의 토오크를 전달하고 그것에 의하여 스프링(62)들에 의해 전달되어야 하는 토오크를 감속시킨다. 스커트(76)가 보어의 벽과 맞물려 있고, 공동(78)이 비교적 작은 틈새로 스프링의 코일들을 수납하고 있기 때문에, 스프링 스태빌라이저(72)는 스프링, 풀리부분(32), 및 압력 플레이트 부분(28)들의 사이의 틈새를 차지하고, 그것에 의하여 조립체의 여러 부분들의 덜거덩거림을 억제한다.In operation, the spring 62 pressurizes the pressure plate portion 28 in a driving connection with the fan plate 22 so that the torque transmitted from the vehicle engine to the pulley portion 32 is the pressure plate portion ( It is transmitted to the pan plate 22 through 28. A drive connection for transmitting torque between the pulley portion 32 and the pressure plate portion 22 is made via the coil spring 62. Thus, the assembly essentially provides adaptation to the impact loads that these coil springs 62 can otherwise transfer between the rotating members upon connection and disconnection of the clutch, thus making it undesirable for such designs to appear in prior art designs. The shock loads will not be received. However, the elasticity of the springs providing this shock absorbing function also results in displacement of several coils of the spring with respect to each other. Thus, some coils of the spring are housed in the cavities 78 of the stabilizer 72. This cavity in the spring stabilizer prevents displacement of the various coils of the spring relative to the other coils of the spring, thereby making the springs 62 more efficient in transmitting torque. The engagement of the skirt 76 with the wall of the pocket 64 also transmits some torque between the pulley portion 32 and the pressure plate portion 28 and thereby slows the torque that must be transmitted by the springs 62. Let's do it. Because the skirt 76 is engaged with the wall of the bore and the cavity 78 houses the coils of the spring in a relatively small gap, the spring stabilizer 72 is a spring, pulley portion 32, and pressure plate portion 28. Occupies a gap between the two parts), thereby suppressing rattling of the various parts of the assembly.

이상적으로, 스프링 스태빌라이저(72)는 플라스틱 또는 어떤 다른 약간 유연한 재료로 만들어져 있으므로, 그것은 용이하게 휘어질 수 있고 여러 구성요소들의 사이에서 상대운동을 용이하게 흡수할 수 있다.Ideally, the spring stabilizer 72 is made of plastic or some other slightly flexible material, so that it can easily bend and absorb relative movement between the various components.

클러치가 차단될 때, 앞서 언급한 온도응답밸브(도시되어 있지 않음)는 공기 압력을 챔버(60)안으로 연통시키고, 그것에 의하여 피스톤(46)을 도면을 보아 좌측으로 가압한다. 피스톤(46)의 이동은 피스톤(46)이 베어링(44)이 내륜과 맞물려 있으므로 압력 플레이트 부분(28)을 팬플레이트(22)에서 떨어지게 한다.When the clutch is shut off, the aforementioned temperature response valve (not shown) communicates air pressure into the chamber 60, thereby forcing the piston 46 to the left in the drawing. The movement of the piston 46 causes the piston 46 to fall off the pressure plate portion 28 from the pan plate 22 since the bearing 44 is engaged with the inner ring.

Claims (5)

주축(12)과, 상기 주축(12) 둘레에서의 회전을 위해 장착된 종동부재(18)와, 상기주축(12) 둘레에서의 회전을 위해 장착되어 있으며, 상기 주축 둘레에서의 회전을 위해 장착되고 축방향으로 고정된 풀리부분(32)과 상기 주축(12)에서의 회전을 위해 장착되어 있고 상기 주축(12)상에서 종동부재(18)를 향하여 그리고 멀리로 축방향 이동을 위해 미끄럼이동가능하게 장착된 압력 플레이트 부분(28)을 포함하고 있는 구도용 부재(30)와, 상기 구동용 부재(30)와 사기 종동부재(18)의 사이에서 구동접속을 제어하기 위한 피스톤(46), 및 상기 압력 플레이트 부분(28)을 상기 종동부재(18)와의 구동접속상태로 가압하기 위하여 그리고 토오크를 상기 축방향으로 고정된 풀리부분(32)으로부터 상기 압력 플레이트 부분(28)으로 전달하기 위하여 상기 압력 플레이트 부분(28)과 상기 축방향으로 고정된 풀리부분(32)과의 사이에 배치되어 있으며, 상기 부분들의 사이에 배치된 나선형으로 감겨진 코일들을 포함하고 있는 스프링(62)과 상기 부분들중의 하나와 상기 스프링(62)의 대응끝과의 사이에서 상기 종동부재(18)와 상기 압력 플레이트 부분(28)과의 구동접속중에 상기 스프링(62)을 통해서 전달된 토오크가 상기 스프링의 코일들에 서로에 대하여 변위시키는 것을 억제하기 위한 스프링 스태빌라이저 부재(72)를 포함하고 있는 휘어질 수 있는 부재(62,72)로 구성되어 있고 상기 압력 플레이트 부분(28)이 상기 스프링 스태빌라이저 부재(72)를 수납하는 포켓(62)을 갖는 클러치 구동기구에 있어서, 상기 스프링 스태빌라이저 부재(72)는 상기 스프링(62)의 한끝을 수납하고 있는 원주방향으로 뻗어 있는 공동(78)을 형성하고 있으며, 상기 스태빌라이저 부재(72)는 상기 스태빌라이저 부재(72)는 상기 공동(78)을 형성하고 있고 상기 스프링(62)의 코일들에 의해 형성된 바깥 원주방향 표면을 따라서 뻗어 있는 축방향으로 뻗어 있는 스커트(76)를 포함하고 있으며, 상기 스커트(76)는 상기 벽을 미끄럼이동가능하게 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 클러치 구동기구.A main shaft 12, a driven member 18 mounted for rotation about the main shaft 12, and mounted for rotation about the main shaft 12, mounted for rotation around the main shaft 12 And axially fixed to the pulley portion 32 and for rotation on the main shaft 12 and slidably for axial movement towards and away from the driven member 18 on the main shaft 12. A composition member 30 comprising a mounted pressure plate portion 28, a piston 46 for controlling the drive connection between the drive member 30 and the fraud driven member 18, and the The pressure plate to pressurize the pressure plate portion 28 to the driving connection with the driven member 18 and to transfer torque from the axially fixed pulley portion 32 to the pressure plate portion 28. Part 28 and phase A spring 62 disposed between the pulley portion 32 fixed in the axial direction and including spirally wound coils disposed between the portions and one of the springs and the spring ( Torque transmitted through the spring 62 during drive connection between the driven member 18 and the pressure plate portion 28 between the corresponding end of 62 causes the coils of the spring to displace relative to one another. Pocket 62 which is comprised of bendable members 62, 72 including spring stabilizer members 72 for suppressing the pressure plate portion 28 and the pressure plate portion 28 receives the spring stabilizer members 72. In the clutch drive mechanism having the structure, the spring stabilizer member 72 forms a cavity 78 extending in the circumferential direction that accommodates one end of the spring 62. The stabilizer member 72 is an axially extending skirt 76 in which the stabilizer member 72 forms the cavity 78 and extends along an outer circumferential surface formed by the coils of the spring 62. And the skirt (76) is slidably engaged with the wall. 제1항에 있어서, 상기 스프링 스태빌라이저 부재(72)는 변형가능한 비금속 재료로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 클러치 구동기구.The clutch drive mechanism according to claim 1, wherein the spring stabilizer member (72) is made of a deformable nonmetallic material. 제1항에 있어서, 보스(68)는 상기 한 부분으로부터 돌출해 있으며, 상기 스프링(62)은 상기 코일들에 의해 형성된 공동(66)의 안에 상기 보스(68)를 수납하고 있는 것을 특징으로 하는 클러치 구동기구.2. The boss (68) according to claim 1, wherein the boss (68) protrudes from the one part, and the spring (62) houses the boss (68) in a cavity (66) formed by the coils. Clutch drive mechanism. 제 3항에 있어서, 상기 보스(68)는 상기 포켓(64)안으로 돌출해 있고, 상기 스프링 스태빌라이저 부재(72)는 상기 보스(68)를 수납하고 있는 돌출부분을 포함하고 있으며, 상기 원주방향으로 뻗어 있는 공동(78)은 상기 돌출부분(74)을 외접하고 있는 것을 특징으로 하는 클러치 구동기구.4. The boss (68) according to claim 3, wherein the boss (68) protrudes into the pocket (64), and the spring stabilizer member (72) includes a protruding portion for receiving the boss (68), and in the circumferential direction. Clutch drive mechanism characterized in that the extending cavity (78) circumscribes the projecting portion (74). 제3항에 있어서, 상기 스프링 스태빌라이저 부재(72)는 상기 보스(68)를 수납하고 있는 돌출부분(74)과 상기 돌출부분(74)을 외접하고 있는 원주방향으로 뻗어 있는 공동(78)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 클러치 구동기구.4. The spring stabilizer member (72) according to claim 3, wherein the spring stabilizer member (72) comprises a protrusion (74) containing the boss (68) and a circumferentially extending cavity (78) surrounding the protrusion (74). Clutch drive mechanism characterized in that.
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